Enhancer transzkripció: mi, hol, mikor és miért?

Kulcsszavak

• támogatók
• eRNA
• embrionális fejlődés
• fokozó
• P-TEFb
• superenhancers
• átírás
• felmondás

Fokozó vagy szabályozási elemeket, hogy aktiválja a szervező átírás, nagy távolságokra függetlenül orientáció (Serfling et al. 1985). Bár ismert, hogy mind a promoterek, mind a fokozók kötik a transzkripciós faktorokat (TFs), csak a promoterek gondolták, hogy az RNS polimeráz II (Pol II) transzkripciót kezdeményeznek., Az advent a nagy áteresztőképességű szekvenálás, molekuláris jellemzők a fokozó, illetve a projektgazdák már kiderült, példátlan részlet: Fokozó termel Rns (eRNAs) in vivo (Kim et al. 2010) egy kezdeményező és kromatin architektúrával, amely rendkívül hasonló a promóterekéhez (Core et al. 2014; Scruggs et al. 2015). Ez nagymértékben megújította az érdeklődést a figyelmen kívül hagyott megállapítás iránt, miszerint az emlős enhancer aktivitás együtt fordulhat elő promoter aktivitással (Serfling et al. 1985; Arnold et al. 2013; Dao et al. 2017)., Ebben a kiadásban A gének & fejlesztése, két jelentés tovább tisztázza az enhancer transzkripció szerepét. Henriques et al. (2018) végre részletes genom-szintű elemzések szüneteltetése, megszűnése a unannotated átírás start oldalak (TSSs), valamint megjelenik egy feltűnő átfedés fokozó által korábban megállapított a episomal STARR-seq (self-átíró aktív szabályozó régió szekvencia) assay (Arnold et al. 2013). Mihajlicsenko et al. (2018) hasonlítsa össze a transzkripciós erősséget és az irányultságot az in vivo enhancer és promoter tevékenységekkel., Mindkét vizsgálat a rövidzárlatú RNS szekvenálási technikákra—Start-seq és PRO-cap (precíziós nukleáris run-on szekvenálási variáns)—támaszkodik, amelyek nagy érzékenységgel azonosítják a tsss-t a genomban.

Henriques et al. (2018) a Drosophila S2 sejtekben az enhancer transzkripció részletes jellemzését kínálja a rövid felső RNS-ek termelésének az enhancer aktivitáshoz való összehasonlításával. A kutatók megállapították, hogy a Start-seq által korábban nem azonosított TSSs-k 49%-a átfedésben van a STARR-seq nevű erősítőkkel. Továbbá, 94.,2% – a fokozó talált belül elérhető kromatin in vivo mutatják, legalább öt RNS olvas, összhangban a legtöbb fokozó vezetés valamilyen szinten az átírás. A rövidzárlatú RNS-ek szintje Mérsékelt korrelációt mutatott az episzomális enhancer aktivitással (ρ = 0,24), ami arra utal, hogy mennyiségi összefüggés van az enhancer transzkripció és az aktivitás között. Érdekes módon a nyomozók arról számolnak be, hogy a legtöbb erősítő eltérő vagy konvergens módon átíródik, vagy mindkettő.

hasonló eredményeket ért el Mihajlicsenko et al., (2018), aki azt vizsgálta, hogy a Drosophila embriókban hol és mikor fordul elő enhancer transzkripció és enhancer aktivitás. Az egész embrió PRO-cap és CAGE (Cap analízis gén expresszió) adatok egyező időpontban, a kutatók összehasonlítani transzkripció transzgenikus riporter aktivitás ezer korábban jellemzett fejlődési fokozó. Az eredmények validálják azt a koncepciót, amely szerint az enhancer transzkripció általában egybeesik funkcionális aktivitásával, és hogy az aktív enhancerek számos transzkripciós szinttel és directionalitással rendelkezhetnek., Az eRNA-termelés kimutatásának képtelensége minden funkcionális erősítőből lehetővé teszi a nem lefordított, de aktív erősítők in vivo lehetőségét, vagy egyszerűen tükrözheti a teljes embrióvizsgálatok csökkent érzékenységét. A különböző enhancer mechanizmusok fogalmát az indukált TF kötéskor észlelt transzkripció és kromatin változásainak sokfélesége támasztja alá (Vihervaara et al. 2017).

a szabályozási elemek transzkripciós erejének és irányosságának számszerűsítése, Mihajlicsenko et al., (2018) kifejlesztett egy elegáns transzgenikus vizsgálatot kettős vektorokkal, amelyek egyidejűleg értékelik az elem enhancer és promoter in vivo működőképességét. Korlátozott számú reprezentatív elemben a kétirányú transzkripcióval rendelkező legtöbb erősítő mindkét irányban gyenge promóterként működött. Ez a promoter-aktivitás elsősorban az elemek endogén enhancer aktivitásával megegyező szövetben vagy részhalmazban fordult elő, jelezve, hogy az enhancerek és a promoterek ugyanazon szabályozó komponensektől függenek., Továbbá, támogatók a kétirányú átírás menedéket néhány fokozó tevékenység, amely a funkciója, mint egy enhancer szervező, valamint az ugyanazt a gént, hasonló legújabb eredmények az emberi sejtek (Dao et al. 2017). Ezzel szemben az egyirányú transzkripcióval rendelkező promoterek többsége nem mutatott enhancer aktivitást, és a transzkripció endogén iránya Korrelált azzal a tájolással, amelyben az elem promóterként működött., Ezek az eredmények együttesen összhangban vannak az upstream promoter-szekvenciákkal és az upstream antisense TSS-kkel, amelyek hasonlóan viselkednek a disztális erősítőkhöz (Serfling et al. 1985; Arnold et al. 2013; Scruggs et al. 2015; Dao et al. 2017).

az egységes kromatin architektúra és transzkripció a promotereknél és erősítőknél közös szabályozási mechanizmusokat sugall (Core et al. 2014). Például az egyik legnagyobb sebességkorlátozó lépés a legtöbb promóternél a szüneteltetés, amelyet az SPT5 és a P-TEFb szabályoz. Henriques et al. (2018) mutassa be, hogy ugyanazok a tényezők szabályozzák a fokozók szüneteltetését., Fontos, hogy a tanulmány elegáns idő-tanfolyam adatokat szolgáltat, amelyek becslései szerint a half-lives Genom széles, és kevésbé stabil szünetet mutat az erősítőknél, mint a promótereknél. Továbbá, szekvenálás oligo-adenylated intermedierek a exosome-hiányos sejtek fedetlen idő előtti felmondás a fokozó, ami arra utal, hogy fokozó tevékenység támaszkodhat helyi újrahasznosítása megszűnik Pol-II. Végül, a nyomozók a jelentés, hogy az egér gszt-k, “superenhancers” sok támogatók tartalmaznak nagy klaszterek TSSs, jelezve, hasonló szabályozó mechanizmusok ezek a loci., Érdekes módon az ilyen helyek rendkívül gyors szüneteltetéssel rendelkeznek, talán a P-TEFb magas helyi koncentrációja miatt, így ellenállónak tűnnek a szüneteltető tényezők elvesztésével szemben. Összesen, Henriques et al. (2018), erősítse meg, majd húzza ki a hatásmechanizmus megértése beavatás, felfüggesztése, illetve megszüntetése érdekében minták histone módosítása lineage-meghatározó TFs az erősítőket.

a mélyreható kihívásokat továbbra is meg kell oldani a fokozó mechanizmusok további tisztázása érdekében., A fő kihívás az, hogy szigorúan hozzárendeljük a funkcionális enhancer-promoter kapcsolatokat, és számszerűsítsük az enhancer erősségét az egyes célgének endogén kontextusában. Túl gyakran a “legközelebbi génbecslésre” kell támaszkodnunk, amely in vivo nem megfelelő (Fulco et al. 2016). Egy másik kihívás az enhancers genomra kiterjedő azonosítása. Henriques et al. (2018) meggyőzően mutatják, hogy a H3K4me1/H3K4me3 arány nem azonosítja az erősen átírt fokozókat, összhangban az emlős sejtekben (Core et al. 2014; Dao et al. 2017)., Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a fejlesztőket csak a hisztonmódosítási minták alapján nehéz megkülönböztetni a promóterektől, és kiemelik az instabil kétirányú transzkripció hasznosságát az enhancer azonosításhoz. Azokat a jellemzőket és mechanizmusokat, amelyek meghatározzák a Pol II gyors megszűnését és az eRNA instabilitását ezeken a helyszíneken, továbbra is teljes mértékben azonosítani kell.

Az erősítők és a promóterek számos jellemzővel rendelkeznek, beleértve a hasonló szekvenciamotívumokat, a transzkripciós gépeket, a kromatin környezetet, valamint az aktivátorok vagy Kompresszorok (Core et al. 2014; Scruggs et al., 2015; Fulco et al. 2016; Vihervaara et al. 2017). Az enhancerekből származó transzkripció funkcionális szerepe azonban továbbra is megfoghatatlan. Nagy a kísértés, hogy úgy gondolják, hogy az átírás maga segít közvetíteni fokozó–szervező colocalization, talán Pol II. affinitása közös coactivators, mint Közvetítő, a CBP, Integrátor, átalakítás komplexek, valamint histone módosítók. Alternatív megoldásként a transzkripció egyszerűen fenntarthatja a nyitott és aktív kromatin architektúrát (például Scruggs et al. 2015), így lehetővé teszi az enhancer–promoter kölcsönhatásokat a faktorkötés révén., A transzkripcióvezérelt enhancer és promoter kapcsolat egyik modellje segít megmagyarázni a beavatási és a szüneteltetési viselkedés szélsőséges hasonlóságait.

• © 2018 Tippens et al.; Megjelent: Cold Spring Harbor Laboratory Press